Equilíbrio e doenças do sistema renal

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Caro aluno,
Chegamos ao final da unidade. Nesta seção, vamos finalizar nosso bate papo sobre o sistema renal. Você já conhece as estruturas anatômicas do sistema e como ocorre seu funcionamento e distribuição de solutos e água, mas ainda precisamos abordar alguns tópicos sobre regulação hídrica, eletrolítica e da pressão sanguínea. Por isso, nesta seção você encontrará temas muito específicos. Além disso, vocês vão encontrar situações-problema para contextualizar os conceitos aqui desenvolvidos.
O sistema renal tem como função principal realizar a filtração do sangue, excretando, em forma de urina, os componentes que nosso corpo não precisa. Contudo, você sabia que suar em excesso pode desencadear perda excessiva de eletrólitos importantes para o funcionamento adequado das nossas células? Pois bem, nesta seção vamos conhecer a osmolaridade, o que é e como pode ser controlada. Você sabe o que é o pH? pH significa potencial de hidrogênio. O íon H⁺ é muito importante no controle do equilíbrio ácido-base.
O sistema renal é um sistema muito complexo e de extrema importância para o equilíbrio hídrico e eletrolítico do nosso corpo. Portanto, os temas que serão estudados nesta seção serão de muita utilidade para você compreender algumas respostas do corpo diante algum desequilíbrio. Sendo assim, nesta seção vamos falar sobre quais os mecanismos responsáveis sobre o controle da osmolaridade, como acontece a regulação do pH para mantê-lo em seu nível normal, precisamos falar sobre os principais hormônios que influenciam na reabsorção ou secreção de solutos e água na urina. 
Contudo, esta seção traz uma leitura mais densa e complexa, com temas e abordagens muito específica, mas com o intuito de trazer a compreensão de que o nosso corpo deve ser tratado com muito carinho, pois qualquer sobrecarga hídrica e eletrolítica sofrida por um sistema pode afetar outros órgãos e acarretar doenças que levem a uma perda permanente do órgão. Por isso, sempre respeite o limite do seu corpo, assim você o manterá saudável.
Elena é uma estudante de educação física, uma aluna super estudiosa que está sempre em busca de respostas para as situações diversas que nosso corpo é exposto. Durante a aula de fisiologia do sistema renal, a professora contou uma história sobre uma atleta que, durante sua primeira competição na modalidade de triátlon de longa distância, ela teria que realizar as seguintes modalidades: 3,86 Km de natação, 180,25 Km de ciclismo e 42,16 Km de corrida. Porém, no Km 35 da prova de corrida, a atleta desmaia. Ela foi socorrida pela equipe médica da organização e, após recuperar a consciência, relatou estar com náuseas, dor de cabeça e muita fadiga generalizada. Os médicos fizeram uma avaliação física e laboratorial, e observaram que ela apresentava uma concentração plasmática de sódio abaixo do valor de referência, sendo diagnosticada como hiponatremia de diluição. A professora de Elena alertou sobre os riscos de atividades físicas em temperaturas altas e como o corpo reage a perdas de eletrólitos importantes para o funcionamento do corpo.
Logo após o término da aula, Elena deixou a sala e ficou com várias dúvidas sobre por que a água que a atleta ingeriu durante as modalidades das provas fez mal? O que a atleta deveria ingerir durante as modalidades que pudesse evitar a perda de eletrólitos? 
Para responder esses questionamentos Elena teve que estudar a fundo sobre osmolaridade e tentar desvendar o que aconteceu com o corpo da atleta durante o percurso que levou o corpo dela a entrar em um estado de alerta
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conceito-chave

O nosso corpo sofre constantemente perda de água e íons, seja por excreção de urina, seja pela transpiração em dias quentes ou através da prática de atividade física. Assim, para que o organismo mantenha a homeostase, há necessidade de repor todas as substâncias que foram perdidas para o meio externo.
Nesta última seção da unidade 3, vamos entender como funciona o controle da osmolaridade e a regulação do pH do fluido extracelular. Além disso, para entendermos sobre a regulação da pressão arterial, estudaremos o controle do rim através de um sistema de hormônios chamado renina-angiotensina-aldosterona. Para finalizar, conheceremos as principais doenças do sistema renal.

CONTROLE DA OSMOLARIDADE

O corpo humano utiliza alguns recursos para excretar íons e água, sendo o rim o principal meio para eliminar o excesso de água e de íons presentes no organismo, mas também existe excreção pelas fezes e transpiração. A perda de água também pode acontecer nos pulmões, que ajudam a remover íons de hidrogênio (H⁺) e bicarbonato (HCO₃^-) excretando gás carbônico (CO₂).
O volume e a osmolaridade do líquido extracelular estão diretamente relacionados com a manutenção da água e sódio (Na⁺). De fato, a água tem uma facilidade de atravessar a membrana celular livremente por osmose. Portanto, se a osmolaridade do líquido extracelular (LEC) sofre algum tipo de mudança, a água tende a se mover para dentro ou para fora da célula, causando uma alteração no volume celular. Nesse caso, quando ingerimos muita água, a osmolaridade do LEC diminui e a água se movimenta para dentro da célula. Mas, se ingerimos muito sal (cloreto de sódio – NaCl), a osmolaridade do LEC aumenta e a água se movimenta para fora da célula.
Os rins atuam de forma lenta no processo de manter o equilíbrio hídrico e eletrolítico, pois dependem de controle endócrino e neuroendócrino. Há também o fato de que eles atuam de modo integrado com outros sistemas a fim de manter a homeostase do corpo. Quando acontece uma alteração no volume e pressão do sangue, o corpo envia alerta para o sistema circulatório e rins, e ainda desencadeia algumas ações comportamentais. Assim, quando acontece uma diminuição do volume e pressão do sangue, o centro regulador cardiovascular é acionado pelos barorreceptores carotídeos e aórticos e pelos receptores atriais de volume, que respondem rapidamente aumentando o débito cardíaco e causando vasoconstrição dos vasos sanguíneos, aumentando para o normal a pressão do sangue. Porém, a diminuição da pressão do sangue ativa também uma resposta comportamental que estimula a sede, levando a um aumento na ingestão de água e gerando um aumento do volume do LEC e do líquido intracelular (LIC) até que a pressão arterial volte ao normal. 
Então, de forma mais lenta, os rins respondem à diminuição do volume do sangue evitando a excreção de água pela urina, mantendo, assim, o volume sanguíneo. No entanto, se ocorre o aumento do volume e pressão do sangue, os receptores de volume atriais, carotídeos e aórticos são ativados. Ocorre também a ativação de células endócrinas que atuam no sistema cardiovascular, diminuindo o débito cardíaco e causando vasodilatação dos vasos sanguíneos, mas elas também atuam nos rins provocando a excreção de água e sais na urina, diminuindo, assim, o volume do LEC e LIC. O resultado dessas alterações fisiológicas é a diminuição da pressão do sangue.
Para que o nosso corpo possa manter a homeostase hídrica, de modo geral, devemos ingerir a mesma quantidade de água que excretamos. Normalmente, o nosso corpo passa por perda de água constante, sendo a urina sua principal forma de excretar água – cerca de 1,5 L de volume por dia. Porém, o corpo perde cerca 100 ml de água nas fezes e ainda perde volume de água através da pele durante a transpiração, que pode chegar a 900 ml (Figura 3.6). No entanto, se transpirarmos em excesso, podemos perder muita água e eletrólitos importantes para a homeostase do corpo, causando um aumento da osmolaridade pelos solutos que foram deixados em excesso no corpo e gerando uma disfunção celular. Em casos de diarreia, a perda hídrica também causa uma alteração hídrica, trazendo prejuízos severos ao corpo.

A osmolaridade ou concentração da urina é medida através da quantidade de água que é excretada pelos rins. Sendo assim, quando há necessidade de ocorrer eliminação do excesso de água, a urina torna-se mais diluída, apresentando uma osmolaridade baixa de 50 mOsM – processo chamado diurese. Mas, quando há necessidade de manter a água, a urina passa a ser concentrada, apresentando uma osmolaridade alta de 1.200 mOsM. 
No momento em que o plasma sanguíneo é filtrado, sua osmolaridade é de 300 mOsM. Assim, o líquido filtrado que chega no túbulo contorcido proximal possui osmolaridade de 300 mOsM. Após ocorrer reabsorção e secreção de solutos na região, o líquido vai em direção à alça do néfron. Contudo, o líquido que circula fora dos túbulos também possui osmolaridade. Logo, o córtex renal possui uma osmolaridade intersticial de 300 mOsM e, na medula renal, a osmolaridade intersticial aumenta, podendo variar de acordo com sua profundidade, chegando a 1.200 mOsM. A medula renal é o local onde fica a alça do néfron e o túbulo coletor.
O líquido filtrado que chega na alça do néfron tem sua osmolaridade de 300 mOsM, mas, durante sua passagem pelo segmento fino descendente, cerca de 15 % da água filtrada é reabsorvida por osmose, pois esse segmento possui uma alta permeabilidade à água, possuindo aquaporinas 1 (AQP 1). Logo, o filtrado deixa a alça do néfron com uma osmolaridade de 100 mOsM porque o filtrado, quando passa pelo segmento grosso ascendente, sofre reabsorção de solutos, tornando o líquido hiposmótico.
Então, o filtrado chega ao néfron distal. O túbulo coletor é o local decisivo para uma urina concentrada ou diluída, dependendo da necessidade do corpo. Nesta região, a permeabilidade à água é regulada pelo hormônio antidiurético (ADH) ou vasopressina. Este hormônio, quando estimulado, se liga ao receptor de membrana da célula e ocorre um processo de exocitose, que insere os poros de água AQP 2 (aquaporinas 2) na membrana apical tubular, tornando o túbulo coletor permeável à água. Portanto, a osmolaridade está associada à quantidade de água e solutos excretados, podendo variar de 50 a 1.200 mOsM.
A secreção do hormônio antidiurético é controlada por três fatores: a osmolaridade do plasma, o volume sanguíneo e a pressão arterial. Os osmorreceptores presentes no hipotálamo monitoram a osmolaridade plasmática: valores acima de 280 mOsM disparam os osmorreceptores, que estimulam a liberação de ADH; e valores abaixo de 280 mOsM não sensibilizam disparos nos osmorreceptores. Os receptores que detectam a diminuição do volume sanguíneo estão presentes nos átrios (coração) e, quando acionados, estimulam a liberação de ADH. Além disso, a pressão sanguínea é monitorada pelos barorreceptores carotídeos e aórticos que acionam o centro regulador cardiovascular, que sinalizam para o hipotálamo liberar o ADH.

REGULAÇÃO DO pH DO FLUIDO EXTRACELULAR

A homeostase do pH está relacionada com o equilíbrio ácido-base e é um processo essencial para o corpo humano. O pH é o potencial de hidrogênio, uma escala que mede o grau de acidez ou alcalinidade de uma substância, variando de 0 a 14. Por este motivo, a concentração de hidrogênio (H⁺) é primordial para medir o pH de uma solução, sendo que este íon encontra-se em concentrações baixa no plasma sanguíneo arterial. Assim, um pH de 7,0 é considerado neutro, ou seja, não é nem ácido e nem básico, mas um pH abaixo de 7,0, significa que esta solução possui uma concentração de H+ maior do que 1 x 10^-7 M, e é considerada ácida; e, quando o pH está acima de 7,0, significa que a solução possui uma concentração de H⁺ menor do que 1 x 10^-7 M, por isso é considerada alcalina. Sendo assim, o nosso corpo possui um pH de 7,4, considerado alcalino e na medida certa para manter a homeostase. Já o pH da urina pode variar de acordo com a exigência do corpo em excretar H⁺ e bicarbonato (HCO₃^-), podendo variar entre 4,5 e 8,5.
O pH, quando está em desequilíbrio, afeta diretamente a atividade do sistema nervoso. Em caso de acidose (pH muito baixo), resulta em depressão do sistema nervoso central (SNC), pois os neurônios ficam menos excitáveis. Nessa situação, a pessoa fica confusa e muito desorientada, podendo entrar em coma e danificar os centros respiratórios, causando a morte da pessoa. Se acontece a alcalose (pH muito alto), os neurônios tornam-se muito excitáveis: a pessoa sente ausência de sensibilidade ou formigamento, podendo progredir para a paralisia dos centros respiratórios e causando a morte.
Os íons de H⁺ são provenientes da nossa dieta e produto do metabolismo interno. A maior fonte de produção de ácido é através da respiração celular, que libera dióxido de carbono (CO₂) – o CO₂ se liga à água (H₂O) e forma o ácido carbônico (H₂CO₃), que depois se separa nos íons H⁺ e HCO₃^-.

$C{O}_2 + H_{2}O \rightleftharpoons H_{2}C{O}_3 \rightleftharpoons H^{+} + HC{O_3}^{-}$

A regulação do pH é realizada por três mecanismos: tampões, ventilação e regulação renal de H⁺ e HCO₃^-. Os tampões são encontrados dentro da célula (proteínas celulares, íons fosfato e hemoglobina) e no plasma sanguíneo, sendo que a hemoglobina tem um papel importante em tamponar o H⁺ produzido pela reação CO₂ + H₂O nos eritrócitos, e cada íon H⁺ tamponado deixa um íon HCO₃^- dentro do eritrócito. Assim, a concentração plasmática de HCO₃^- é muito maior (600.000 vezes maior) do que a concentração plasmática de H⁺. Sendo assim, o HCO₃^- pode tamponar o H⁺. Portanto, qualquer mudança na quantidade de CO₂, H⁺ ou HCO₃^- causa um deslocamento da reação para direita ou esquerda a fim de manter o equilíbrio homeostático. 
A ventilação é também acionada para realizar a regulação do pH. Assim, quando os níveis plasmáticos de H⁺ estão alterados os quimiorreceptores carotídeos e aórticos são ativados e enviam esta informação para o centro de controle respiratório (bulbo), que responde aumentando a ventilação pulmonar para excretar o CO₂ e converter o H⁺ em H₂CO₃. Por isso, em caso de uma hipoventilação, a pressão de CO₂ aumenta e a reação se desloca para a direita, ou seja, ocorre a formação de H₂CO₃, aumentando a concentração de H⁺ e HCO₃^-. Se acontecer uma hiperventilação a reação se desloca para a esquerda, pois acontece a eliminação de CO₂, diminuindo a pressão de CO₂, fazendo com que o H⁺ se ligue ao HCO₃^-, diminuindo o H⁺ e aumentando o pH. 
E após os dois primeiros mecanismos de regulação serem acionados, o corpo usa mais uma alternativa para regular o pH: os rins. Esta é a via mais lenta e, por isso, o corpo aciona as vias mais rápidas primeiro, os tampões e a respiração. No entanto, a atuação dos rins na regulação do pH é extremamente eficaz, pois altera diretamente o pH ao excretar e reabsorver o H⁺, e indiretamente realizando a mudança na taxa de reabsorção e excreção do tampão HCO₃^-. 
Durante a acidose, os rins secretam o íon H⁺ no túbulo do néfron através do transporte direto e indireto, e a amônia e os íons fosfato presentes nos túbulos funcionam como tampões, capturando uma grande quantidade de H⁺ e fazendo, desta maneira, com que uma grande quantidade de H⁺ seja excretada na urina. Enquanto ocorre excreção do H⁺ pelos rins, mais bicarbonato é produzido a partir da reação CO₂ + H₂O, e este bicarbonato é reabsorvido pelo sangue para agir como um tampão e aumentar o pH. Contudo, quando acontece a alcalose, os rins excretam bicarbonato e reabsorvem íons H⁺.
Dessa forma, quando a compensação renal é ativada, demora cerca de 24 a 48 h para ser percebido o controle do pH, mas, mesmo assim, os rins executam de forma competente as alterações do pH para o normal.

Os rins sofrem ação de alguns hormônios que alteram a quantidade de reabsorção de sódio (Na⁺), cloreto (Cl^-), cálcio (Ca²⁺) e água, além da secreção de potássio (K⁺). Os principais hormônios que atuam nos néfrons e túbulo coletor são: aldosterona, angiotensina II, hormônio antidiurético (ADH) e o paratormônio (PTH). A seguir, conheceremos as propriedades de cada um.
O córtex da glândula suprarrenal sintetiza o hormônio aldosterona, que é secretado na corrente sanguínea e transportado por uma proteína até o túbulo contorcido distal e túbulo coletor que atravessa o córtex renal. A aldosterona entra nas células primárias (células P) pelo processo de difusão simples, e se liga a um receptor citoplasmático. Assim, os canais de Na⁺ e K⁺ ficam abertos por um tempo mais prolongado e, com isso, ocorre reabsorção de Na⁺, em que o Na⁺ é transportado do citoplasma para o LEC, e secreção de K⁺, em que o K⁺ é transportado do LEC para dentro das células P. 
O hormônio angiotensina II (ANG II) é um peptídeo formado a partir da ação da enzima conversora de angiotensina (ECA) que converte a angiotensina I (ANG I). Esse hormônio auxilia no equilíbrio hídrico e da pressão arterial, e ainda estimula a secreção de aldosterona. A ANG II possui receptores no hipotálamo, que ativa a liberação de ADH e estimula a sede. Esses dois fatores levam a um aumento do volume sanguíneo e mantém a osmolaridade. Além disso, a ANG II atua nas arteríolas causando uma vasoconstrição para aumentar a pressão sanguínea até níveis normais. E então, a ativação de receptores da ANG II no centro regulador cardiovascular aumenta o disparo simpático do coração e dos vasos sanguíneos, aumentado o débito cardíaco e a vasoconstrição.
O hormônio antidiurético, regula a reabsorção de água no néfron distal. Quando a concentração de água no sangue diminui próximo de 1%, osmorreceptores presentes no hipotálamo estimulam a liberação de ADH pela neuro-hipófise, que atua colocando poros de água na membrana plasmática do túbulo, tornando o segmento final do túbulo contorcido distal e o túbulo coletor permeáveis à água. A secreção de ADH também é estimulada em caso de hemorragia ou desidratação severa, pois ocorre uma diminuição do volume sanguíneo.

A glândula paratireoide produz e secreta o hormônio da paratireoide ou paratormônio. Ele é secretado quando as concentrações de cálcio no sangue estão baixas. Assim, a fim de aumentar os níveis de cálcio no sangue, o paratormônio age nos ossos, rins e intestinos promovendo a reabsorção de Ca²⁺ nos túbulos contorcidos distais. Nos túbulos contorcidos proximais, ele promove a excreção de fosfato, pois inibe a reabsorção de fosfato (HPO₄^2-).
A angiotensina II e a aldosterona fazem parte de um sistema que atua na manutenção da pressão arterial, denominado sistema renina-angiotensina-aldosterona (SRAA). Esta via é ativada quando a pressão sanguínea está muito diminuída ou quando ocorre perda excessiva de líquidos. Logo, quando a pressão do sangue diminui, consequentemente acontece uma diminuição da perfusão renal. Então, as células granulares justaglomerulares presentes nas arteríolas aferentes do néfron liberam a enzima renina. A renina secretada no vaso sanguíneo converte o angiotensinogênio (proteína inativa do plasma) em ANG I, que, por sua vez, interage com a enzima ECA, presente no endotélio dos vasos sanguíneos, que a converte em ANG II. Assim, a ANG II chega até a glândula suprarrenal estimulando a síntese e secreção do hormônio aldosterona, que age no néfron distal estimulando a reabsorção de Na⁺.
Todas as vias que estimulam a ativação do SRAA estão relacionadas com a diminuição da pressão sanguínea – as células granulares são muito sensíveis à pressão sanguínea. Por isso, quando ocorre uma diminuição da pressão do sangue nas arteríolas renais, há estímulo à liberação de renina. O centro regulador cardiovascular ativa os neurônios simpáticos também em resposta à diminuição da pressão estimulando as células granulares a liberar renina. E, por fim, a mácula densa presente no túbulo distal, estimula a retroalimentação parácrina, pois substâncias parácrinas se difundem da mácula densa para a arteríola aferente, sinalizando para as células granulares a inibir ou secretar renina. Este processo depende da pressão do fluxo do filtrado no túbulo distal: quando o fluxo está aumentando, a mácula densa inibe a secreção de renina; e quando o fluxo está diminuído, estimula a secreção de renina.
Portando, o SRAA desencadeia uma série de eventos para aumentar a pressão sanguínea, em resposta a ANG II, que atua nas arteríolas, no centro regulador cardiovascular, nos receptores do hipotálamo e no córtex da suprarrenal.

DOENÇAS ATRIBUÍDAS AO SISTEMA RENAL

GLOMERULONEFRITE

A glomerulonefrite é um processo de inflamação dos glomérulos do rim. Este processo inflamatório é proveniente de bactérias estreptocócicas que infectaram alguma região do corpo. Essa inflamação deixa os glomérulos inchados, o que permite a passagem de proteínas e células sanguíneas, acarretando perda de sangue e proteínas na urina.

INSUFICIÊNCIA RENAL

A insuficiência renal é uma condição em que os rins perdem a capacidade de filtração glomerular. Existem dois tipos de insuficiência renal: aguda e crônica. A primeira é muito grave, pois os rins deixam de funcionar completamente e acontece a abolição do fluxo de urina, levando à produção baixa ou mesmo ausência de urina. Na insuficiência renal crônica, a diminuição progressiva na taxa de filtração glomerular é reflexo de outras patologias renais associadas. Em estágio avançado, o indivíduo necessita de tratamento de diálise ou transplante de rim.

DOENÇA DO RIM POLICÍSTICO

A doença do rim policístico é uma doença hereditária, onde os túbulos renais ficam com centenas a milhares de cistos (cavidades preenchidas por líquido) e ainda os túbulos não policísticos sofrem muitas vezes com a apoptose de suas células, progredindo para insuficiência renal. No entanto, os indivíduos portadores desta doença, sofrem com cistos e apoptose celular em outros órgãos (fígado, pâncreas, baço e órgãos genitais).
E terminamos, aqui, a unidade, estudando sobre alguns meios de regulação do sistema renal para os níveis de osmolaridade e da regulação do pH. Além disso, falamos sobre o sistema renina-angiotensina-aldosterona, um sistema complexo que, quando ativado, é responsável por manter a pressão arterial no nível normal. Por último, falamos sobre algumas doenças que afetam o sistema renal.

Faça valer a pena

Referências

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